伴随着我国科技水平的飞速发展和5G时代的到来,汽车自动驾驶功能在现实中得到了日益广泛的应用。
激光雷达由于具有高精度与高适用性以及高环境感知力等特点,成为自动驾驶与高级驾驶辅助系统中的核心硬件,同时获得新的发展机遇。从有关资料来看,激光雷达的整个市场正面临着一个高速的增长,预计2025年全球市场规模将达到135.4亿美元(约合870亿元人民币),前景十分可期。
激光雷达光电组件
激光雷达由激光发射,扫描系统,激光接收以及信息处理4大系统组成。激光发射与激光接收作为激光雷达光电组件组成部分。
其中,发射模块内激光器发射脉冲激光并经过光束控制器,发射光学系统,将激光照射至目标物体,常见的激光发射器包括边发射激光器(Edge Emitting Laser,EEL)、垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)。
以及接收系统,用于将所述目标对象反射回的激光转换为接收信号,主要包括雪崩二极管(Avalanche Photo-Diode,APD)、单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)、硅光电倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)。
激光雷达结构拆分(资料来源:麦姆斯,长江证券研究所)
08nm VCSEL Diodes(2-10W)_新亮光子(brightphoton.cn) 雪崩二极管(APD)_光传感器
车规AEC-Q可靠性的要求
根据激光雷达在车辆上的使用场景以及车辆本身高可靠性的需求,激光雷达及各部件进入车用供应链需要经过苛刻的可靠性验证。
AEC-Q102是公认、通用的光电半导体国际可靠性验证标准,可为相关产品提供全面详尽的验证方案。
中国作为世界第一新能源汽车大市场,其产品力持续增强,推动产业供应链持续重塑和优化,为国内激光雷达产业发展带来新机遇。而对激光雷达核心光电部件(激光器、探测器)进行车规验证,则是论证其质量和可靠性的一种重要方法。
AEC-Q102验证可有效解决国产元器件不敢用、怎么用的问题,帮助其扎根车规供应链。
AEC-Q102激光雷达组件可靠性需求分为环境应力加速实验,加速寿命仿真实验,封装完整性检测,电气特性校验实验,腔封装完整性校验实验等。测试要求为零失效,并经过对应标准中规定的所有测试项目后,供应商才可宣称产品已经过对应AEC-Q认证。
AEC-Q102流程图(来源:AEC-Q102 Rev A标准)
技术难点
近几年激光雷达光电组件制造商逐渐出现于国内市场,元器件制造技术与结构设计也在不断更新换代,这对元器件核查技术手段提出了新的需求。
目前针对激光雷达组件AEC-Q102环境应力与寿命试验主要有批次或批量验证一致性,施加应力的过程监测、应力条件不满足规范或器件故障模型要求,对规范条款的适用性进行了诠释等。例如VCSEL的短脉冲加电试验、APD光照下HTRB、应力试验前后功能验证问题。